JP5925505B2 - 微細ドットパターンの印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、被印刷物に対し微細なドットパターンを印刷する方法に関する。また、微細なドットパターンが印刷された印刷物に関する。

液状、ペースト状のインクを用いて所定のパターンを様々な物品の表面に印刷する方法は、多様な工業製品を製造するうえで有用である。同じパターンを有する物品を繰り返し製造する場合には、製造コストを抑える効果も大きい。連続するシート状の物品に、同じパターンを繰り返し形成するような場合、特に優れた方法である。

近年、エレクトロニクス分野においても様々な物品を印刷の手法で製造することが実施されている。例えばフィルム上に形成された電子回路、情報表示装置としての各種ディスプレイパネル、太陽電池パネルやその電極など、印刷手法の利用範囲は広い。このような状況の中、印刷の解像度を更に向上させ、より微細なパターンを印刷する方法が強く求められている。

例えば特許文献１には、基板上に所定間隔で分散配置された多数の合成樹脂からなる微小ドットの製造方法が開示されている。直径Ｄが２０〜３５０μｍの微細孔を有する可橈性のスクリーンにて硬化性原料粘液を基板上に印刷して半球状のドットを形成し、次いでこのドットを硬化処理して、直径ｄが（Ｄ−５）≦ｄ≦（Ｄ＋５０）μｍの微小ドットを形成する方法が記載されている。しかしこのような方法でも形成される微小ドットのサイズは１５〜４００μｍであり、更に、そのドット間の距離が小さい場合、つまりドットの密度が高い場合には、ドット同士が繋がってしまうなどの問題が生じる。

被印刷物に印刷版を押し当てて印刷するような、いわゆる凹版印刷、凸版印刷などの方法においては、例えばドットの平均最大径が２０μｍ以下、且つ、隣り合うドットとの平均間隔が１０μｍ以下であるようなパターンを印刷した場合、柄がつぶれてしまい、隣り合うドット同士が多数連結してしまう問題があった。この問題を解決する目的で、インクの粘度を上げたり表面張力を調整したりすることが考えられるが、そうするとインクが被印刷物にのらないといった不具合も発生する。

最近では、インクジェット印刷による微細パターンの印刷技術が進歩しているが、それでもドットの平均最大径が２０μｍ以下、且つ、隣り合うドットとの平均間隔が１０μｍ以下であるようなパターンを印刷することは困難である。印刷版を用いた場合と同様に、被印刷物に着弾したインク滴がその表面で拡がり、隣り合うドット同士が連結してしまう。これを防止するためにインクの粘度や表面張力を調整するにも、インクジェット印刷の場合はその許容範囲は極めて小さい。

特開平８−９４９９５号公報

本発明は、複数のドットが独立して一様な密度で存在する微細なドットパターンを形成することができる印刷方法を提供する。また、そのような微細なドットパターンが形成された印刷物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、インクの表面張力値よりも低いぬれ張力を示し、更にインク中の溶媒を吸収する基材からなるブランケットに一旦インクを付与し、その後ブランケットから被印刷物に転写を行うことで柄つぶれすることなく、微細なドットパターンを有する印刷物を得ることができることを見いだした。

すなわち本発明の微細ドットパターンの印刷方法は、複数のドットが独立して概ね一様な密度で存在する微細ドットパターンを形成する印刷方法であって、印刷版にインクを保持させる工程、前記印刷版からブランケットに一旦インクを付与する工程、前記ブランケットから印刷対象物に前記インクを転写する工程をこの順で含み、前記ブランケットは、前記インクの表面張力よりも低いぬれ張力を有し、且つ、前記インク中の溶媒を吸収する特性を有しており、前記ドットの平均最大径が２０μｍ以下であり、且つ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔が１０μｍ以下であることを特徴とする微細ドットパターンの印刷方法である。

前記ブランケットはシリコーンゴムであることが好ましい。また、前記印刷版が凹版である凹版印刷法であることが好ましい。

本発明の印刷方法によれば、ドットの平均最大径が２０μｍ以下、且つ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔が１０μｍ以下である場合でも、複数のドットが独立している微細なドットパターンを印刷することができる。また、上記のような微細なドットパターンを有する印刷物を得ることができる。

図１は本発明における微細ドットパターンの一例を示す図である。 図２は本発明で用いられる印刷機の一例を示す図である。 図３は本発明で用いられる印刷版の彫刻パターンの一例を示す図である。 図４は本発明の印刷方法によって形成された印刷物の一例を示す図である。 図５は従来の印刷方法によって形成された印刷物の一例を示す図である。

本発明においてドットの最大径とは、各ドットの外縁上にある任意の２点を結ぶ線分を考えたときに、最長となる線分の長さである。ドットが円形であればその直径が最大径にあたり、楕円ドットでは長径が最大径となる。四角形のドットでは対角線のうち長い方の長さが最大径にあたる。各ドットは全て同じ最大径および／または形状を有するものであってもよいし、個々に最大径および／または形状が異なるものであってもよい。いずれにしても、任意の範囲における複数のドットの最大径を平均したものドットの平均最大径とする。

本発明において、微細ドットパターンは概ね一様な密度でドットが配置されているが、その配置については規則的であっても良いし、不規則であっても良い。ドットの配置が不規則な場合、あるドットから見て最短距離で隣接したドットとの間隔は必ずしも一定ではない。しかしながら本発明の微細ドットパターンにおいて、各ドットは独立し、概ね一様な密度で配置されているため、任意の範囲において最短距離で隣接するドットとの距離を平均化した場合、その値も概ね一定となる。

図１は、本発明の、ドットの平均最大径が２０μｍ以下、且つ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔が１０μｍ以下であって各ドットが独立して概ね一様な密度で存在する微細ドットパターンの一例を示す。

尚、各ドットが独立して存在しているとは、連結ドット数の比率が１０％以下である状態を言うこととする。連結ドット数の比率とは、任意の範囲に形成された全ドット数に対する隣接ドットと連結した状態のドット数の比率を言う。

本発明で用いられるインクは、目的とする印刷物を製造するのに必要な成分を含んでいればよく、それら成分は印刷物が必要とする機能を考慮して適宜選択することができる。しかしながら印刷用のインクとして利用できるように流動性を有し、例えば２５℃における粘度として１００，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが望ましい。

また前記インクは、前記必要な成分を分散あるいは溶解するための溶媒を有している。本発明で用いられるインク用の溶媒としては、前記成分を適切に分散あるいは溶解できるものであると同時に、インクとしての表面張力が後述するブランケットのぬれ張力よりも高く設定できるものを選ぶことが必要である。インクの表面張力は添加する成分によって変化するため、溶媒単独の表面張力とは異なる。したがって、添加する成分と溶媒の選択によって、インクとしての表面張力を調整することが肝要である。

インクに用いられる溶媒は、例えば、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、３−メトキシブタノール、３−メトキシブチルアセテート、１，３−ブチレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、１，３−ブチレングリコールジアセテート、１，４−ブタンジオールジアセテート、１，６−ヘキサンジオールジアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−ｎ−プロピルエーテルなどのグリコール類とその誘導体、グリセリン、トリアセチンなどのグリセリンとその誘導体、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、ブチルアセテート、シクロヘキサノールアセテートなどの酢酸エステル類、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルメチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、炭酸ジメチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ソルベントナフサ等が挙げられる。溶媒はこれらのうち一種類であってもよいし、複数種類の混合物であってもよい。

本発明で用いられる印刷版は、一般的な印刷版から選択して使用される。例えば金属製、樹脂製、セラミック製の印刷版が用いられる。印刷版には印刷パターンが彫刻されており、このパターンにインクが保持されるようになっている。印刷版は凹版、凸版および孔版などが挙げられ、その中でも特に微細ドットの形成に適した凹版であることが好ましい。また、印刷版は平板状やロール状のものが用いられる。平板状の印刷版は比較的小さな印刷物や、少量の印刷物を製造する目的に適しており、ロール状の印刷版は大きな印刷物や、大量の印刷物を連続して製造する場合に有用である。

印刷版に微細ドットパターンを形成する際、部分的にドットが繋がってしまう場合がある。しかしながら、本発明の微細ドットパターンの印刷方法によれば、このような部分的に繋がったドットが存在する印刷版を用いても、印刷物上の微細ドットパターンにおいては独立したドットとして形成できる。図４は本発明の印刷方法による印刷物の一例であるが、図３の印刷版のドットパターンと対応した部分を示している。図４では図３に比べて連結ドットの比率が低くなっている様子が見てとれる。印刷版に保持されたインクがブランケットの表面層に付与された際、ブランケットの表面層がインク中の溶媒を吸収し、更に適度にインクをはじくように、ブランケットの材質とインク中の溶媒との組み合わせを選択している。そのため、ブランケット上では各ドットの最大径は、印刷版上に形成された各ドットの最大径よりも小さくなっている。また、このときインクはその溶媒の一部をブランケットの表面層に吸収されているため、粘度が上昇した状態となっているのが通常である。

ブランケットは、印刷版に保持されたインクが付与される前記樹脂から成る表面層と、表面層のインクが付与される面とは反対側にクッション層を積層した多層構造であってもよい。更には強度を向上するための布帛や樹脂フィルムなどを積層した構造であってもよい。このようなブランケットは、それを支持するベース部材に取り付けて使用されてもよい。ベース部材は応力による変形が少ない材質であることが好ましく、金属や樹脂、セラミックなどから成る。また、ベース部材の形状は平板状、ロール状などが挙げられ、ベース部材の表面をブランケットで覆うように構成される。尚、本明細書では、ブランケットの表面層のことを単にブランケットと称することがある。

本発明のブランケットは、樹脂から成り、特に弾性を有するゴムであることが好ましい。ブランケットの材質としては、例えばニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムおよびこれらの混合物などが挙げられる。なかでも耐溶剤性が高い点や、ぬれ張力が低く溶剤の選択肢がひろがるという点からシリコーンゴムが好適に用いられる。

本発明における微細ドットパターンの印刷方法について、図２を用いて説明する。ここではロール状の印刷版とロール状のベース部材に支持されたブランケットを有する凹版印刷機を用いた例で説明をする。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば平版状の印刷版とブランケットを用いても同様の効果を得ることができる。

まず微細ドットパターンが彫刻された印刷版５に対し、インク７を保持させる。印刷版５が凹版の場合、表面にパターン状に彫刻された凹部にインク７が充填される。余分なインク７はドクター６によって掻き取られる。印刷版５はブランケット１と接触しており、図示する矢印方向に回転することで、印刷版５からブランケット１の表面にインク７が付与される。更にベース部材４と同時に矢印方向に回転するブランケット１から、被印刷物９にインク７が転写される。このとき被印刷物９はバックロール８によってブランケット１に対し押圧されているとよい。

本発明の印刷方法の場合、印刷版５からブランケット１に付与されたインク７は、ブランケット１の表面層２上ではじかれた状態となっている。それはインク７の表面張力に対し、表面層２のぬれ張力が小さいことに由来する。インク７ははじかれた状態であるため球状になろうとし、１０μｍ以下という近距離にある隣接したインクのドットと連結し難くなる。更に、ブランケット１の表面層２はインク７の溶媒を吸収する特性を有しているため、印刷版５上のインク７のドットサイズよりも、ブランケット１上でのドットサイズの方が小さくなる傾向になる。この作用によって微細ドットが連結することなく、被印刷物９に転写することが可能となる。

本発明で用いられる被印刷物は特に限定されない。様々な物品に対し印刷が可能であるが、本発明の効果がより一層際立つのは、インクが滲みやすい被印刷物や、インクが濡れ拡がって微細なドットを独立して印刷できないような被印刷物である。特に、インク吸収性の低い合成樹脂からなる被印刷物を用いた場合、本発明の印刷方法は優れた効果を奏する。

本発明の印刷物は、上記の印刷方法によって微細ドットパターンが印刷されたものであり、ドットの平均最大径が２０μｍ以下であり、且つ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔が１０μｍ以下であっても、各ドットが独立して概ね一様な密度で存在する微細ドットパターンが印刷されたものである。

以下、実施例を挙げて本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

インクの表面張力は、デュヌイ表面張力試験器（株式会社伊藤製作所製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ３３６２輪環法に従って測定した。

インクの粘度は、円錐平板型粘度計（東機産業株式会社製、ＲＥ−８０Ｕ、円錐角１°３４′、ロータ半径２４ｍｍ）を用いて２５℃、ずり速度３８３ｓ^−１における測定２分後の値を用いた。

ブランケットの表面層のぬれ張力は、ＪＩＳ Ｋ ６７６８「プラスチック−フィルムおよびシート−ぬれ張力試験方法」に従い、ぬれ張力を測定した。

（実施例１）
［インクの調製］ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（和光純薬工業株式会社製）５０部にポリエステル樹脂（東洋紡績株式会社製、バイロンＧＫ６８０）を５０部加えて溶解し、ポリエステル樹脂溶液を得た。次にこのポリエステル樹脂溶液０．２部、カーボンブラック分散液（大日精化工業株式会社製、ＮＸ−５９１ブラック）４部、ブロックイソシアネート（旭化成株式会社製、ＭＦ−Ｋ６０Ｘ）０．８部、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（和光純薬工業株式会社製）１．６８部を混合してインクを得た。このインクの表面張力は３０．５ｍＮ／ｍ、粘度は７３．６ｍＰａ・ｓであった。

１２ｃｍ×２２ｃｍの易接着処理ポリエステルフィルム（三菱樹脂株式会社製、ダイアホイルＴ６８０Ｅ１００Ｕ７６）を用いた。印刷面は易接着面とし、上記で調製したインクを用い、印刷試験機（倉敷紡績株式会社製、ＧＰ−１０）を使って印刷を行った。印刷版は１００μｍ厚の銅板上にエッチング法によりパターン形成した後、クロムめっき（５μｍ）した平版を用いた。このときのパターンを図３に示す。ブランケットは、厚み１００μｍのポリエステルフィルム（三菱樹脂株式会社製、ダイアホイルＴ６００Ｅ１００）の上に、二液型シリコーンＲＴＶゴム（信越化学工業株式会社製、ＫＥ−１２）を厚み４００μｍとなるようにバーコーターで塗工し、室温で２４時間放置して作成した。得られたブランケットのぬれ張力は２２．６ｍＮ／ｍ未満（測定限界未満）であった。

まず印刷版に上記で調製したインクを付与し、ドクターにて掻き取った。印刷版にブランケットを重ねて、印刷版からブランケットにインクを付与した。その１０秒後に、ブランケットにポリエステルフィルムを重ねて全面をゴムローラーで加圧し印刷を完了した。印刷操作時の雰囲気温度は２５℃であり、印刷版の版面温度も２５℃に調整した状態で印刷を行った。得られた印刷物の微細ドットパターンを図４に示す。ドットの平均最大径は１４μｍ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔は９μｍで、各ドットは独立しており、良好な印刷物が得られた。連結ドット数の比率は１．５％であった。

（比較例１）
ブランケットを用いずに、印刷版から易接着処理ポリエステルフィルムに直接印刷を行ったこと以外は実施例１と同様にして印刷を行った。得られた印刷物の微細ドットパターンを図５に示す。多数のドットが隣接するドットと連結しており、連結ドット数の比率は５４％であった。

１ ブランケット
２ 表面層
３ クッション層
４ ベース部材
５ 印刷版
６ ドクター
７ インク
８ バックロール
９ 被印刷物

Claims (3)

1. 複数のドットが独立して概ね一様な密度で存在する微細ドットパターンを形成する印刷方法であって、
   印刷版にインクを保持させる工程、前記印刷版からブランケットに一旦インクを付与する工程、前記ブランケットから印刷対象物に前記インクを転写する工程をこの順で含み、
   前記ブランケットは前記インクの表面張力よりも低いぬれ張力を有し、且つ、前記インク中の溶媒を吸収する特性を有しており、
   前記ドットの平均最大径が２０μｍ以下であり、且つ、最短距離で隣接するドットとの平均間隔が１０μｍ以下であることを特徴とする微細ドットパターンの印刷方法。
2. 前記ブランケットがシリコーンゴムから成る請求項１に記載の微細ドットパターンの印刷方法。
3. 前記印刷版が凹版である請求項１または２に記載の微細ドットパターンの印刷方法。